母排設計時,為了減小絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的關斷瞬態(tài)電壓尖峰,通常會將功率回路雜散電感設計的盡可能小,但回路雜散電感的大小也會對IGBT的并聯(lián)動態(tài)均流產(chǎn)生影響。針對此問題,首先建立了功率回路雜散電感影響不均流度的數(shù)學模型,找到不均流的影響因素;然后,以IGBT物理模型結合Simulink仿真平臺分析了回路雜散電感對并聯(lián)均流的影響趨勢;最終,通過雙脈沖測試進行了驗證,結果表明在該測試平臺中,回路雜散電感減小2倍,最大會增加約10%的不均流度。 

【文章來源】：電力電子技術. 2020,54(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

圖１?ＩＧＢＴ模塊并聯(lián)雙脈沖測試原理圖??Ｆｉｇ．?１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ?ｐｕｌｓｅ?ｔｅｓｔ?ｏｆ?ＩＧＢＴ?ｍｏｄｕｌｅ??

理特性和端口電氣特性，并適用??于開關瞬態(tài)特性仿真，故此處采用文獻［５］己經(jīng)驗??證的大功率ＩＧＢＴ物理模型搭建３管并聯(lián)的雙脈??沖仿真電路，仿真參數(shù)設置：Ｃ＝１．２ｍＦ，Ｌｃ＝１１７ｎＨ，??ｉＬ＝０．０８５?ｍＨ，ｉｓ?為?１００￣?１８０?ｎＨ，［４＝１．５?ｋＶ，ＩＧＢＴ??結溫７＞＝３００?Ｋ。選取電流尖峰處的不均流度進行??計算，此時將式（４）中的并聯(lián)支路電感平均值（Ｌ，＋??１２）／２轉化為（ｉ１＋ｉ２＋Ｌ３）／３（即６０?ｎＨ），對計算結??果進行三維曲面擬合，如圖２所示。??３４??圖２關系曲線??Ｆｉｇ．?２?Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｃｕｒｖｅ??由圖２可知，在（ｉ，＋Ｌ２＋ｉ３）／３不變的情況下，??４不變時，隨著ＡＬ的增大，Ａ增大；當ＡＬ不變??時，隨著Ｌｓ的減�。试龃�。因此，當回路雜散電感??較大時，一方面會影響ＩＧＢＴ的開關速度，使得集??電極電流上升率減��；另一方面會使得二極管的??反向恢復電流尖峰減校通過影響這兩個因素，Ｌｓ??對ｉｆｃ產(chǎn)生影響，但對電流上升率的影響更大一些，??這導致不均流度與回路雜散電感呈負相關關系。??３．２?實驗驗證??為對“與＆的關系進行實驗驗證，采用３只??３．３?ｋＶ／１?５００?Ａ大功率ＩＧＢＴ模塊在某型不對稱??母排上進行雙脈沖測試。母排結構如圖３所示，??Ｓ＋，Ｓ－分別為直流電容的接線端，Ｖｏｕｔ為負載輸??出端子。該母排可以同時實現(xiàn)４只ＩＧＢＴ模塊并聯(lián)??的雙脈沖測試。??ｓ－?１?２?４?＇??ＩＧＢＴ?１?２?３?４??Ｄｉｏｄｅ?１?２?３?４??圖３某型不對稱母排結構圖??Ｆｉｇ．?３?Ｓｔｒｕｃｔｕ

Ｌ的增大，Ａ增大；當ＡＬ不變??時，隨著Ｌｓ的減�。试龃�。因此，當回路雜散電感??較大時，一方面會影響ＩＧＢＴ的開關速度，使得集??電極電流上升率減��；另一方面會使得二極管的??反向恢復電流尖峰減校通過影響這兩個因素，Ｌｓ??對ｉｆｃ產(chǎn)生影響，但對電流上升率的影響更大一些，??這導致不均流度與回路雜散電感呈負相關關系。??３．２?實驗驗證??為對“與＆的關系進行實驗驗證，采用３只??３．３?ｋＶ／１?５００?Ａ大功率ＩＧＢＴ模塊在某型不對稱??母排上進行雙脈沖測試。母排結構如圖３所示，??Ｓ＋，Ｓ－分別為直流電容的接線端，Ｖｏｕｔ為負載輸??出端子。該母排可以同時實現(xiàn)４只ＩＧＢＴ模塊并聯(lián)??的雙脈沖測試。??ｓ－?１?２?４?＇??ＩＧＢＴ?１?２?３?４??Ｄｉｏｄｅ?１?２?３?４??圖３某型不對稱母排結構圖??Ｆｉｇ．?３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｆｏｒ?ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ?ｂｕｓ?ｂａｒ??實驗測試時，選用最左邊的電源端子ｓ＋＿ｉ和??Ｓ－＿ｌ連接１．２?ｍＦ直流電容，３只ＩＧＢＴ模塊分別??置于１，２，４位置，充當二極管的ＩＧＢＴ模塊和負??載輸出端子均置于１，采用０．０８５?ｍＨ電感作為負??載，在室溫下，采用羅氏線圈和高壓差分探頭對并??聯(lián)ＩＧＢＴ模塊的電壓、電流數(shù)據(jù)進行采集。??為了研宄回路雜散電感對并聯(lián)均流的影響，??在電源端子正極Ｓ＋＿ｌ與直流電容之間引入長??３５０?ｍｍ，導體直徑２?ｍｍ的銅導線，與不加導線的??連接方式進行對比，即可驗證回路雜散電感與不??均流度之間的關系（根據(jù)實際尺寸建立導線和母排??的ＣＡＤ模型，通過Ｑ３Ｄ軟件

【參考文獻】：
期刊論文
[1]功率二極管反向恢復特性的建模[J]. 袁義生,鐘青峰,邱志卓,姬鵬遠.  中國電機工程學報. 2018(17)
[2]針對高壓IGBT的改進瞬態(tài)模型[J]. 普靖,羅毅飛,肖飛,劉賓禮.  高電壓技術. 2018(02)
[3]母排雜散電感對IGBT模塊功率端子不均流影響[J]. 張經(jīng)緯,程植,譚國俊.  電力電子技術. 2017(07)



本文編號：3099356